EP0110467A1 - Arrangement for the detection of speech intervals - Google Patents

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EP0110467A1
EP0110467A1 EP83201638A EP83201638A EP0110467A1 EP 0110467 A1 EP0110467 A1 EP 0110467A1 EP 83201638 A EP83201638 A EP 83201638A EP 83201638 A EP83201638 A EP 83201638A EP 0110467 A1 EP0110467 A1 EP 0110467A1
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short
term mean
value
speech
arrangement according
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Bernd Dipl.-Ing. Selbach
Peter Dr. Ing. Vary
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Koninklijke Philips NV
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Philips Kommunikations Industrie AG
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • G10L25/78—Detection of presence or absence of voice signals
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    • G10L2025/783—Detection of presence or absence of voice signals based on threshold decision
    • G10L2025/786—Adaptive threshold

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for recognizing speech pauses in a speech signal, which can be superimposed by interference signals.
  • Such arrangements are e.g. the prerequisite for the suppression of interference signals when calling from an acoustically disturbed environment.
  • characteristic parameters of the interference signal are measured and used to filter out the interference as completely as possible from the signal to be transmitted using adaptive filters.
  • this pause detection does not take into account the fact that, for example, unvoiced sounds lead to a drop in performance in the speech signal and the relevant speech sections are therefore incorrectly called speech pauses are viewed. Such incorrect decisions occur in the known arrangement the more frequently the more the speech signal is overlaid with interference signals.
  • the arrangement is also intended to enable speech pause recognition even if the average noise level changes only slowly.
  • the averager M generates a so-called short-term average at all clock instants T (n) with the time interval mT from the amounts of m consecutive samples.
  • the arithmetic mean of the amounts of the sampled values is used as the mean value, since the effort involved in the building block is less than e.g. to form the quadratic mean.
  • Each short-term mean value G (n) is approximately a measure of the average power of the disturbed speech signal over a period of approximately 100 ms. This specification and the sampling frequency also determine the number m of samples which are required to determine one of the short-term mean values G (n). E.g. the disturbed speech signal sampled at 10 kHz, m must be about 1000.
  • Each of the quantities G (1), G (2) ... thus results from approximately a thousand consecutive samples.
  • the unit GL of FIG. 1 smoothes the sequence of the short-term mean values G (n). More about the purpose and manner of smoothing is given below.
  • an estimated value P (n) for the average noise power is determined from the short-term average values by the block PA in FIG. 1. More details about the estimate P (n) are also given below.
  • a comparator V in FIG. 1 compares a threshold S which depends on the estimated value P (n) with the smoothed threshold Short-term mean values GG (n). If the smoothed short-term mean value GG (n) is less than the threshold S, a signal is forwarded to a unit EN. If the unit EN has received such a signal, for example, at two successive clock instants T (n-1) and T (n), it in turn can detect the presence of a speech pause by means of its own signal at terminal A.
  • the diagram a) of Fig. 2 shows a possible output signal AM of the averager M, i.e. a possible sequence of the short-term mean values G (l), G (2) ...
  • the output signal AM is standardized so that its absolute maximum assumes the value 1.
  • the entered amplitude thresholds are the estimated value P (n) (lower threshold, shown in broken lines) and the threshold S (upper threshold, solid).
  • Diagram b) schematically shows the associated speech signal S with its true pauses P. If a pause determination were made due to the fact that the upper amplitude threshold was not reached in diagram a) - this pause determination is shown in diagram c) - a large number of wrong decisions would result, as a comparison of diagrams b) and c) shows. A shift of the upper threshold downward would lead to the fact that the performance drops contained in diagram c), which are not based on language breaks, would not be displayed either, but the statement about the length of the breaks would then be significantly falsified.
  • a smoothing of the output signal AM is provided before the decision to pause, either with the aid of a linear digital filter, through which three of each other following short-term mean values G (n), G (nl) and G (n-2), a value GG (n) of the smoothed signal is obtained, or using a median filter.
  • FIG. 3 shows how the output signal of the mean value generator M looks after smoothing with a linear digital filter.
  • diagram b) the true speech sections and the real pauses of the speech signal are in turn plotted
  • diagram c) shows the speech sections and speech pauses, as they result in a manner analogous to diagram c) in FIG. 1. Due to the linear smoothing, the number of wrong decisions has decreased considerably, as the comparison of FIGS. 2 and 3 shows. Even with smoothing with a median filter, the number of incorrect decisions is reduced, as can be seen from diagram c) in FIG. 4.
  • a further measure, not to misinterpret shorter drops in performance in the disturbed speech signal as pauses, is e.g. a drop in performance can only be regarded as a speech pause when the upper amplitude threshold is fallen below twice in FIG. 2, 3 or 4.
  • the amplitude thresholds shown in FIGS. 2, 3 and 4 are - as already indicated above - determined by the unit PA in FIG. 1, and this is done first for each time T (n) the estimated value P (n) of the noise power is determined.
  • This variable is intended to be an approximate measure of the average power of the interference signal, the averaging time being of the order of one second.
  • the arrangement according to the invention still delivers good results even if the above-mentioned average power of the interference signal changes only slowly , ie if it is to be regarded as stationary in time intervals of the size, one or two seconds.
  • the estimated value P (n) is a linear combination of the previous estimated value P (nl) and the short-term mean value G (n) according to the equation redefined.
  • the value of the constant a appearing in this equation is between zero and one.
  • K urzzeitstoffgeberubenн ⁇ D In order to recognize the longer speech pauses, it is continuously checked whether the difference between two successive ones K urzzeitstofftechnisch magnitude D falls below a threshold. For example, if K is the inequality in succession is fulfilled, this fact is considered to be a longer speech pause and the new estimated value P (n) is determined according to the equation given above.
  • the threshold D is selected proportional to the short-term mean value G (n) in order to arrive at the same statements if, for example, the level of all signals would be doubled.
  • the constant c is to be chosen so that the estimation value reaches the modulation limit in one to two seconds with unimpeded enlargement.
  • the already existing estimate P (n-1) is above the current short-term mean G (n)
  • the new estimate P (n) is lowered from the existing one, according to the equation which represents the new estimated value as a linear combination of the previous estimated value and the current short-term mean value G (n).
  • the threshold S which is used for the pause decision, is proportional to the estimated value P (n).
  • the relationship S 1.1 P (n) is typical of the relationship between the threshold S and the estimated value P (n).

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Abstract

Die beschriebene Anordnung zur Erkennung von Pausen in einem Sprachsignal ermöglicht die Pausenerkennung auch dann, wenn dem Sprachsignal ein langsam veränderliches Störsignal überlagert ist. Zur Pausenerkennung werden aus den Abtastproben des gestörten Sprachsignales laufend an einen Takt gebundene sogenannte Kurzzeitmittelwerte bestimmt, die ein Maß für die mittlere Leistung von etwa 100 ms langen Abschnitten des gestörten Sprachsignales sind. Die Folge dieser Kurzzeitmittelwerte wird sodann durch lineare Filterung oder durch ein Medianfilter geglättet. Parallel zum Glättungsvorgang wird aus der Folge der Kurzzeitmittelwerte ein Schätzwert für die über einige Sekunden gemittelte Leistung des Störsignales gewonnen. Ist der geglättete Kurzzeitmittelwert einmal oder mehrmals kleiner als eine zum erwähnten Schätzwert proportionale Schwelle, so wird auf Sprachpause entschieden.The described arrangement for recognizing pauses in a speech signal enables pause detection even when a slowly changing interference signal is superimposed on the speech signal. For pause detection, so-called short-term average values, which are a measure of the average power of approximately 100 ms long sections of the disturbed speech signal, are continuously determined from the samples of the disturbed speech signal. The sequence of these short-term mean values is then smoothed by linear filtering or by a median filter. In parallel to the smoothing process, an estimate of the noise signal power averaged over a few seconds is obtained from the sequence of the short-term mean values. If the smoothed short-term mean value is one or more times smaller than a threshold proportional to the mentioned estimated value, a decision is made to pause the speech.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erkennung von Sprachpausen in einem Sprachsignal, das von Störsignalen überlagert sein kann.The invention relates to an arrangement for recognizing speech pauses in a speech signal, which can be superimposed by interference signals.

Derartige Anordnungen sind z.B. die Voraussetzung für die Unterdrückung von Störsignalen beim Telefonieren aus akustisch gestörter Umgebung. Während der Sprachpause werden charakteristische Parameter des Störsignales gemessen und dazu verwendet, die Störungen vor der Übertragung möglichst vollständig aus dem zu übertragenden Signal mit adaptiven Filtern herauszufiltern.Such arrangements are e.g. the prerequisite for the suppression of interference signals when calling from an acoustically disturbed environment. During the pause in speech, characteristic parameters of the interference signal are measured and used to filter out the interference as completely as possible from the signal to be transmitted using adaptive filters.

Aus der DE-AS 24 55 47, Spalte 10 ist eine Anordnung in analoger Technik zur Erkennung von Sprachpausen bekannt, der folgende Wirkungsweise zugrunde liegt: Das Sprachsignal wird in gleich lange Abschnitte zerlegt und für jeden Abschnitt wird durch Gleichrichtung und Mittelwertbildung ein Spannungswert gewonnen, der zur mittleren Lautstärke des Abschnittes proportional ist. Schließlich wird durch Mittelwertbildung über mehrere Sprachabschnitte ein weiterer Spannungswert bestimmt, der zur mittleren Gesprächslautstärke proportional ist. Durch einen Vergleich der beiden Mittelwerte wird entschieden, ob ein Abschnitt einer Sprachpause angehört oder nicht.From DE-AS 24 55 47, column 10, an arrangement in analog technology for recognizing speech pauses is known, which is based on the following mode of operation: the speech signal is broken down into sections of equal length and a voltage value is obtained for each section by rectification and averaging, which is proportional to the average volume of the section. Finally, by averaging over several speech sections, a further voltage value is determined that is proportional to the average volume of the conversation. By comparing the two mean values, it is decided whether a section belongs to a speech pause or not.

Bei dieser Pausenerkennung ist unter anderem nicht berücksichtigt, daß z.B. stimmlose Laute zu einem Leistungseinbruch im Sprachsignal führen und die betreffenden Sprachabschnitte deshalb fälschlicherweise als Sprachpausen angesehen werden. Derartige Fehlentscheidungen treten bei der bekannten Anordnung- um so häufiger auf, je stärker das Sprachsignal von Störsignalen überlagert ist.Among other things, this pause detection does not take into account the fact that, for example, unvoiced sounds lead to a drop in performance in the speech signal and the relevant speech sections are therefore incorrectly called speech pauses are viewed. Such incorrect decisions occur in the known arrangement the more frequently the more the speech signal is overlaid with interference signals.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Erkennung der Pausen in einem gestörten Sprachsignal anzugeben, bei der Fehlentscheidungen im oben erläuterten Sinne vermieden werden. Die Anordnung soll darüberhinaus eine Sprachpausenerkennung auch dann ermöglichen, wenn sich die mittlere Geräuschleistung nur langsam verändert.It is therefore an object of the invention to provide an arrangement for recognizing the pauses in a disturbed speech signal, in which incorrect decisions in the sense explained above are avoided. The arrangement is also intended to enable speech pause recognition even if the average noise level changes only slowly.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen geben die Unteransprüche an.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous refinements indicate the subclaims.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the figures.

Es zeigt:

  • Figur 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung
  • Figur 2, 3 und 4 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung
It shows:
  • Figure 1 is a block diagram of the arrangement according to the invention
  • Figure 2, 3 and 4 diagrams to explain the operation of the arrangement according to the invention

Im Blockschaltbild nach Fig.l werden aus dem an einer Klemme E angelegten,gestörten Sprachsignal durch einen Analog-Digital-Umsetzer A/D zu Abtastzeitpunkten kTo Abtastwerte x(k) gewonnen, wobei k eine natürliche Zahl und l/T die Abtastfrequenz darstellt. Die Abtastwerte werden an einen Mittelwertbildner M weitergegeben.In the block diagram according to Fig.l disturbed speech signal from the voltage applied to a terminal E, by a analog-to-digital converter A / D obtained at sampling instants kT o samples x (k), where k is a natural number and L / T is the sampling frequency . The samples are passed on to an averager M.

Der Mittelwertbildner M erzeugt zu allen Taktzeitpunkten T(n) mit dem zeitlichen Abstand mT aus den Beträgen von m aufeinanderfolgenden Abtastwerten einen sogenannten Kurzzeitmittelwert.

Figure imgb0001
The averager M generates a so-called short-term average at all clock instants T (n) with the time interval mT from the amounts of m consecutive samples.
Figure imgb0001

Als Mittelwert ist das arithmetische Mittel aus den Beträgen der Abtastwerte verwendet, da zu dessen Bestimmung der Bausteineaufwand geringer ist als z.B. zur Bildung des quadratischen Mittels. Jeder Kurzzeitmittelwert G(n) ist näherungsweise ein Maß für die mittlere Leistung des gestörten Sprachsignales über einen Zeitraum von etwa 100 ms. Durch diese Angabe und durch die Abtastfrequenz ist auch die Zahl m der Abtastwerte festgelegt, die zur Bestimmung eines der Kurzzeitmittelwerte G(n) erforderlich sind. Wird z.B. das gestörte Sprachsignal mit 10 kHz abgetastet, so muß m etwa 1000 betragen. Jede der Größen G(1), G(2)... ergibt sich also aus etwa tausend aufeinanderfolgenden Abtastwerten.The arithmetic mean of the amounts of the sampled values is used as the mean value, since the effort involved in the building block is less than e.g. to form the quadratic mean. Each short-term mean value G (n) is approximately a measure of the average power of the disturbed speech signal over a period of approximately 100 ms. This specification and the sampling frequency also determine the number m of samples which are required to determine one of the short-term mean values G (n). E.g. the disturbed speech signal sampled at 10 kHz, m must be about 1000. Each of the quantities G (1), G (2) ... thus results from approximately a thousand consecutive samples.

Die Einheit GL der Fig. 1 führt eine Glättung der Folge der Kurzzeitmittelwerte G(n) durch. Näheres über den Zweck und die Art und Weise der Glättung wird weiter unten angegeben.The unit GL of FIG. 1 smoothes the sequence of the short-term mean values G (n). More about the purpose and manner of smoothing is given below.

Parallel zur Glättung wird durch den Block PA der Fig. 1 aus den Kurzzeitmittelwerten ein Schätzwert P(n) für die mittlere Geräuschleistung, d.h. für die mittlere Leistung des Störsignales bestimmt. Genaueres über den Schätzwert P(n) wird ebenfalls weiter unten ausgeführt. Ein Vergleicher V in Fig. 1 vergleicht eine vom Schätzwert P(n) abhängige Schwelle S mit den geglätteten Kurzzeitmittelwerten GG(n). Ist der geglättete Kurzzeitmittelwert GG(n) kleiner als die Schwelle S, wird ein Signal an eine Einheit EN weitergeleitet. Hat die Einheit EN z.B. zu zwei aufeinanderfolgenden Taktzeitpunkten T(n-1) und T(n) ein derartiges Signal erhalten, so läßt sie ihrerseits durch ein eigenes Signal an einer Klemme A das Vorliegen einer Sprachpause erkennen.In parallel to the smoothing, an estimated value P (n) for the average noise power, ie for the average power of the interference signal, is determined from the short-term average values by the block PA in FIG. 1. More details about the estimate P (n) are also given below. A comparator V in FIG. 1 compares a threshold S which depends on the estimated value P (n) with the smoothed threshold Short-term mean values GG (n). If the smoothed short-term mean value GG (n) is less than the threshold S, a signal is forwarded to a unit EN. If the unit EN has received such a signal, for example, at two successive clock instants T (n-1) and T (n), it in turn can detect the presence of a speech pause by means of its own signal at terminal A.

Das Diagramm a) der Fig. 2 zeigt ein mögliches Ausgangssignal AM des Mittelwertbildners M, d.h. eine mögliche Folge der Kurzzeitmittelwerte G(l), G(2) ... In dem Diagramm a) ist das Ausgangssignal AM so normiert, daß sein absolutes Maximum den Wert 1 annimmt. Bei den eingetragenen Amplitudenschwellen handelt es sich um den Schätzwert P (n) (untere Schwelle, unterbrochen gezeichnet) und die Schwelle S (obere Schwelle, durchgezogen). Im Diagramm b) ist schematisch das zugehörige Sprachsignal S mit seinen wahren Pausen P abgebildet. Würde eine Pausenbestimmung aufgrund der Unterschreitung der oberen Amplitudenschwelle im Diagramm a) - diese Pausenbestimmung ist im Diagramm c) abgebildet - vorgenommen werden, so würde sich eine Vielzahl von Fehlentscheidungen ergeben, wie ein Vergleich der Diagramme b) und c) zeigt. Eine Verschiebung der oberen Schwelle nach unten würde zwar dazu führen, daß die im Diagramm c) enthaltenen Leistungseinbrüche, die nicht auf Sprachpausen beruhen, auch nicht angezeigt würden, jedoch würde dann die Aussage über die Pausenlängen erheblich verfälscht werden.The diagram a) of Fig. 2 shows a possible output signal AM of the averager M, i.e. a possible sequence of the short-term mean values G (l), G (2) ... In diagram a), the output signal AM is standardized so that its absolute maximum assumes the value 1. The entered amplitude thresholds are the estimated value P (n) (lower threshold, shown in broken lines) and the threshold S (upper threshold, solid). Diagram b) schematically shows the associated speech signal S with its true pauses P. If a pause determination were made due to the fact that the upper amplitude threshold was not reached in diagram a) - this pause determination is shown in diagram c) - a large number of wrong decisions would result, as a comparison of diagrams b) and c) shows. A shift of the upper threshold downward would lead to the fact that the performance drops contained in diagram c), which are not based on language breaks, would not be displayed either, but the statement about the length of the breaks would then be significantly falsified.

Daher ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung vor der Entscheidung auf Pause eine Glättung des Ausgangsignales AM vorgesehen, und zwar entweder mit Hilfe eines linearen Digitalfilters, durch das aus drei aufeinanderfolgenden Kurzzeitmittelwerten G(n), G(n-l) und G(n-2) ein Wert GG(n) des geglätteten Signales erhalten wird, oder mit Hilfe eines Median-Filters.Therefore, in the arrangement according to the invention, a smoothing of the output signal AM is provided before the decision to pause, either with the aid of a linear digital filter, through which three of each other following short-term mean values G (n), G (nl) and G (n-2), a value GG (n) of the smoothed signal is obtained, or using a median filter.

Bei der linearen Filterung hat sich ein Filter mit den Koeffizienten 1/4, 1/2 und 1/4 als günstig erwiesen.With linear filtering, a filter with the coefficients 1/4, 1/2 and 1/4 has proven to be cheap.

Bei der Medianfilterung werden z.B. fünf aufeinanderfolgende Kurzzeitmittelwerte G(n) ... G(n-4) der Größe nach geordnet und dann der mittlere Wert als Ausgangswert GG(n) des Filters ausgelesen. Wie das Ausgangssignal des Mittelwertbildners M nach der Glättung mit einem linearen Digitalfilter aussieht, ist dem Diagramm a) der Fig. 3 zu entnehmen. Im Diagramm b) sind wiederum schematisch die wahren Sprachabschnitte und die wahren Pausen des Sprachsignales aufgetragen, und das Diagramm c) zeigt die Sprachabschnitte und Sprachpausen,wie sie sich analog zum Diagramm c) in Fig. 1 ergeben. Durch die lineare Glättung ist die Zahl der Fehlentscheidungen erheblich zurückgegangen, wie der Vergleich von Fig. 2 und Fig. 3 zeigt. Auch bei Glättung mit einem Median-Filter verringert sich - wie dem Diagramm c) der Fig. 4 zu entnehmen ist - die Zahl der Fehlentscheidungen.With median filtering e.g. five successive short-term mean values G (n) ... G (n-4) ordered in size and then the mean value is read out as the output value GG (n) of the filter. The diagram a) of FIG. 3 shows how the output signal of the mean value generator M looks after smoothing with a linear digital filter. In diagram b), the true speech sections and the real pauses of the speech signal are in turn plotted, and diagram c) shows the speech sections and speech pauses, as they result in a manner analogous to diagram c) in FIG. 1. Due to the linear smoothing, the number of wrong decisions has decreased considerably, as the comparison of FIGS. 2 and 3 shows. Even with smoothing with a median filter, the number of incorrect decisions is reduced, as can be seen from diagram c) in FIG. 4.

Eine weitere Maßnahme, kürzere Leistungseinbrüche im gestörten Sprachsignal nicht als Pausen zu mißdeuten, besteht darin, z.B. einen Leistungseinbruch erst bei zweimaligem Unterschreiten der oberen Amplitudenschwelle in der Fig. 2, 3 oder 4 als Sprachpause anzusehen.A further measure, not to misinterpret shorter drops in performance in the disturbed speech signal as pauses, is e.g. a drop in performance can only be regarded as a speech pause when the upper amplitude threshold is fallen below twice in FIG. 2, 3 or 4.

Die in der Fig. 2, 3 und 4 eingezeichneten Amplitudenschwellen werden - wie oben schon angedeutet - von der Einheit PA in Fig. 1 ermittelt, und zwar wird zunächst für jeden Zeitpunkt T(n) der Schätzwert P(n) der Geräuschleistung bestimmt. Diese Größe soll ein ungefähres Maß für die mittlere Leistung des Störsignales sein, wobei die Mittelungszeit in der Größenordnung einer Sekunde liegt.The amplitude thresholds shown in FIGS. 2, 3 and 4 are - as already indicated above - determined by the unit PA in FIG. 1, and this is done first for each time T (n) the estimated value P (n) of the noise power is determined. This variable is intended to be an approximate measure of the average power of the interference signal, the averaging time being of the order of one second.

Weil der Schätzwert P(n) der Geräuschleistung während längerer Sprachpausen - auf deren Erkennung wird weiter unten eingegangen - auf einen aktuellen Wert gebracht wird, liefert die erfindungsgemäße Anordnung auch dann noch gute Ergebnisse, wenn sich die oben erwähnte mittlere Leistung des Störsignales nur langsam verändert, d.h.,wenn sie in Zeitintervallen der Größe ein bis zwei Sekunden als stationär anzusehen ist.Because the estimated value P (n) of the noise power during longer speech pauses - their recognition will be discussed below - is brought to a current value, the arrangement according to the invention still delivers good results even if the above-mentioned average power of the interference signal changes only slowly , ie if it is to be regarded as stationary in time intervals of the size, one or two seconds.

Fällt der Zeitpunkt T(n) in eine längere Sprachpause, so wird der Schätzwert P(n) als Linearkombination aus dem vorangegangenen Schätzwert P(n-l) und dem Kurzzeitmittelwert G(n) nach der Gleichung

Figure imgb0002
neu bestimmt. Der Wert der in dieser Gleichung auftretenden Konstante a liegt zwischen Null und Eins. Ein typischer Wert für a ist 0,5. Liegt keine längere Sprachpause vor, so wird der vorangegangene Schätzwert beibehalten, d.h. es wird P(n) = P(n-1) gesetzt. Zu Beginn der Pausenerkennung Mird der Schätzwert zu Null gewählt.If the time T (n) falls into a longer speech pause, the estimated value P (n) is a linear combination of the previous estimated value P (nl) and the short-term mean value G (n) according to the equation
Figure imgb0002
 redefined. The value of the constant a appearing in this equation is between zero and one. A typical value for a is 0.5. If there is no longer a pause in speech, the previous estimate is retained, ie P (n) = P (n-1) is set. At the beginning of the break detection, the estimated value is chosen to be zero.

Um die längeren Sprachpausen zu erkennen, wird laufend geprüft, ob die Differenz zweier aufeinanderfolgender Kurzzeitmittelwerte betragsmäßig unter eine Schwelle D fällt. Ist z.B. K mal nacheinander die Ungleichung

Figure imgb0003
erfüllt, so wird dieser Umstand als Vorliegen einer längeren Sprachpause gewertet und der neue Schätzwert P(n) nach der oben angegebenen Gleichung bestimmt. Die Schwelle D ist proportional zum Kurzzeitmittelwert G(n) gewählt, um zu gleichen Aussagen zu gelangen, wenn z.B. die Pegel aller Signale verdoppelt würden. Der Proportionalitätsfaktor y und die Anzahl K sind experimentell so zu bestimmen, daß durch die Anordnung möglichst wenige Fehlentscheidungen gefällt werden. Typische Werte sind K = 10 und y = 1,1.In order to recognize the longer speech pauses, it is continuously checked whether the difference between two successive ones K urzzeitmittelwerte magnitude D falls below a threshold. For example, if K is the inequality in succession
Figure imgb0003
 is fulfilled, this fact is considered to be a longer speech pause and the new estimated value P (n) is determined according to the equation given above. The threshold D is selected proportional to the short-term mean value G (n) in order to arrive at the same statements if, for example, the level of all signals would be doubled. The proportionality factor y and the number K are to be determined experimentally in such a way that as few incorrect decisions as possible are made by the arrangement. Typical values are K = 10 and y = 1.1.

Ein anderer Weg, einen möglichst guten Schätzwert P(n) für eine langsam veränderliche Geräuschleistung zu erhalten, besteht darin, zu jedem Taktzeitpunkt T(n) eine Vergrößerung des schon vorhandenen Schätzwertes P(n-l) um einen festen Betrag c vorzunehmen, wenn der Schätzwert P(n-l) kleiner als der Kurzzeitmittelwert G(n) ist. Jedes Mal also, wenn die Ungleichung P (n-1) < G(n) erfüllt ist, wird P(n) = P(n-l) + c gesetzt.Another way of obtaining the best possible estimate P (n) for a slowly changing noise output is to increase the already existing estimate P (nl) by a fixed amount c at every cycle time T (n), if the estimate P (nl) is smaller than the short-term mean G (n). So every time the inequality P (n-1) <G (n) is satisfied, P (n) = P (nl) + c is set.

Die Konstante c ist so zu wählen, daß der Schätzwert bei ungehinderter Vergrößerung in ein bis zwei Sekunden die Aussteuerungsgrenze erreicht hat. Liegt andererseits der schon vorhandene Schätzwert P(n-1) über dem augenblicklichen Kurzzeitmittelwert G(n), so wird der neue Schätzwert P(n) gegenüber dem vorhandenen erniedrigt, und zwar gemäß der Gleichung

Figure imgb0004
die den neuen Schätzwert als Linearkombination des vorangegangenen Schätzwertes und des augenblicklichen Kurzzeitmittelwertes G(n) darstellt. Die Erniedrigung des Schätzwertes läßt sich am deutlichsten erkennen, wenn die Konstante β zu Eins gewählt wird. Dann ergibt sich nämlich P(n) = G(n) < P(n-1). Werte um 0,5 haben sich jedoch für die Konstante β als günstiger erwiesen.The constant c is to be chosen so that the estimation value reaches the modulation limit in one to two seconds with unimpeded enlargement. On the other hand, if the already existing estimate P (n-1) is above the current short-term mean G (n), so the new estimate P (n) is lowered from the existing one, according to the equation
Figure imgb0004
 which represents the new estimated value as a linear combination of the previous estimated value and the current short-term mean value G (n). The lowering of the estimated value can be seen most clearly if the constant β is chosen to be one. Then we have P (n) = G (n) <P (n-1). However, values around 0.5 have proven to be more favorable for the constant β.

Die Schwelle S, die zur Pausenentscheidung herangezogen wird, ist proportional zum Schätzwert P(n). Typisch für den Zusammenhang zwischen der Schwelle S und dem Schätzwert P(n) ist die Gleichung S = 1,1 P(n).The threshold S, which is used for the pause decision, is proportional to the estimated value P (n). The relationship S = 1.1 P (n) is typical of the relationship between the threshold S and the estimated value P (n).

Claims (8)

1. Anordnung zur Erkennung von Sprachpausen in einem Sprachsignal, das von Störsignalen überlagert sein kann, dadurch gekennzeichnet, a) daß zu jedem Taktzeitpunkt T(n) eines Taktes mit einer Periodendauer von etwa 100 ms -- durch einen Mittelwertbildner (M) ein Kurzzeitmittelwert G(n) bestimmt wird, der ein Mittel der Beträge oder der Betragsquadrate aller Abtastwerte des gestörten Sprachsigales darstellt, die zwischen den Taktzeitpunkten T(n-1) und T(n) liegen, -- durch einen Block (PA) ein Schätzwert P(n) der Geräuschleistung ermittelt wird, der sich als Funktion des Schätzwertes P(n-1) zum vorangegangenen Taktzeitpunkt und des Kurzzeitmittelwertes G(n) ergibt, -- durch eine Einheit (GL) ein geglätteter Kurzzeitmittelwert GG(n)gewonnen wird, der sich aus dem momentanen Kurzzeitmittelwert G(n) sowie aus vorangegangenen Kurzzeitmittelwerten ergibt, b) daß zu jedem Taktzeitpunkt T(n) von einem Vergleicher (V) geprüft wird, ob der geglättete Kurzzeitmittelwert GG(n) unter eine vom Schätzwert P(n) abhängige erste Schwelle (S) fällt und - wenn diese Bedingung einmal oder mehrmals lückenlos nacheinander erfüllt wurde - ein Signal für das Vorliegen einer Sprachpause abgegeben wird. 1. Arrangement for the detection of speech pauses in a speech signal, which can be superimposed by interference signals, characterized in that a) that at each cycle time T (n) of a cycle with a period of about 100 ms a short-term mean value G (n) is determined by an averager (M), which represents an average of the amounts or the squares of the amounts of all samples of the disturbed speech signal which lie between the clock instants T (n-1) and T (n), an estimate P (n) of the noise power is determined by a block (PA), which is obtained as a function of the estimate P (n-1) at the previous clock time and the short-term mean value G (n), a smoothed short-term mean value GG (n) is obtained by a unit (GL), which results from the current short-term mean value G (n) and from previous short-term mean values, b) that at each cycle time T (n) a comparator (V) checks whether the smoothed short-term mean value GG (n) falls below a first threshold (S) dependent on the estimated value P (n) and - if this condition occurs one or more times has been fulfilled in complete succession - A signal for the presence of a speech pause is given. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kurzzeitmittelwert G(n) das arithmetische Mittel aus den Beträgen der Abtastwerte verwendet wird.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the arithmetic mean of the amounts of the samples is used as the short-term mean G (n). 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schätzwert P(n) nur dann nach der Gleichung
Figure imgb0005
mit a als einer ersten Konstanten bestimmt wird, wenn die Differenz der Kurzzeitmittelwerte G(n) - G(n-1) betragsmäßig unter einer zweiten Schwelle (D) liegt und dieser Fall lückenlos für eine Anzahl K vorangegangener Taktzeitpunkte eingetreten ist, und daß anderenfalls der Schätzwert P(n) gleich dem vorangegangenen Schätzwert P(n-1) gesetzt wird.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the estimated value P (n) only then according to the equation
Figure imgb0005
 is determined with a as a first constant if the difference between the short-term mean values G (n) - G (n-1) is below a second threshold (D) and this case has occurred without interruption for a number K of previous clock instants, and otherwise the estimate P (n) is set equal to the previous estimate P (n-1). 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schätzwert P(n) nur dann nach der Gleichung
Figure imgb0006
mit c als einer zweiten Konstanten bestimmt wird, wenn die Ungleichung
Figure imgb0007
erfüllt ist, und daß anderenfalls der Schätzwert P(n) mit einer dritten Konstanten β zu
Figure imgb0008
gewählt wird.4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the estimated value P (n) only then according to the equation
Figure imgb0006
 is determined with c as a second constant if the inequality
Figure imgb0007
 is satisfied, and that otherwise the estimated value P (n) increases with a third constant β
Figure imgb0008
 is chosen. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwelle (S) proportional zum Schätzwert P(n) gewählt wird.5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the first threshold (S) is selected proportional to the estimated value P (n). 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Glättung vorgesehene Einheit (GL) drei Kurzzeitmittelwerte G(n), G(n-1) und G(n-2) nach der Formel
Figure imgb0009
glättet, wobei die Konstanten co, c1, c 2 alle größer oder gleich Null sind und ihre Summe den Wert Eins hat.6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the unit provided for smoothing (GL) three short-term mean values G (n), G (n-1) and G (n-2) according to the formula
Figure imgb0009
 smoothes, where the constants c o , c 1 , c 2 are all greater than or equal to zero and their sum has the value one. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Glättung vorgesehene Einheit (GL) als Median-Filter ausgebildet ist.7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the unit provided for smoothing (GL) is designed as a median filter. 8. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schwelle (D) proportional zum Kurzzeitmittelwert G(n) gewählt wird.8. Arrangement according to claim 3, characterized in that the second threshold (D) is selected proportional to the short-term mean G (n).
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